SCOPUS
SCIE
Colloidal Synthesis of Te-Doped Bi Nanoparticles: Low-Temperature Charge Transport and Thermoelectric Properties
저자
Gu, Da Hwi ; Jo, Seungki ; Jeong, Hyewon ; Ban, Hyeong Woo ; Park, Sung Hoon ; Heo, Seung Hwae ; Kim, Fredrick ; Jang, Jeong In ; Lee, Ji Eun ; Son, Jae Sung
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
19143-19151(9쪽)
제공처
<P>Electronically doped nanoparticles formed by incorporation of impurities have been of great interest because of their controllable electrical properties. However, the development of a strategy for n-type or p-type doping on sub-10 nm-sized nanoparticles under the quantum confinement regime is very challenging using conventional processes, owing to the difficulty in synthesis. Herein, we report the colloidal chemical synthesis of sub-10 nm-sized tellurium (Te)-doped Bismuth (Bi) nanoparticles with precisely controlled Te content from 0 to 5% and systematically investigate their low-temperature charge transport and thermoelectric properties. Microstructural characterization of nanoparticles demonstrates that Te ions are successfully incorporated into Bi nanoparticles rather than remaining on the nanoparticle surfaces. Low-temperature Hall measurement results of the hot pressed Te-doped Bi-nanostructured materials, with grain sizes ranging from 30 to 60 nm, show that the charge transport properties are governed by the doping content and the related impurity and nanoscale grain boundary scatterings. Furthermore, the low-temperature thermoelectric properties reveal that the electrical conductivity and Seebeck coefficient expectedly change with the Te content, whereas the thermal conductivity is significantly reduced by Te doping because of phonon scattering at the sites arising from impurities and nanoscale grain boundaries. Accordingly, the 1% Te-doped Bi sample exhibits a higher figure-of-merit ZT by similar to 10% than that of the undoped sample. The synthetic strategy demonstrated in this study offers the possibility of electronic doping of various quantum-confined nanoparticles for diverse applications.</P>
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